WO2020105843A1 - 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3d 프린터용 광경화형 조성물 - Google Patents

환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3d 프린터용 광경화형 조성물

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WO2020105843A1
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unsubstituted
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Definitions

  • the present invention relates to a composition for photocuring for a 3D printer for the manufacture of a patient-specific cast, and more specifically, as a photocurable composition for a 3D printer, through 3D information on a patient's affected area, to prepare a cast suitable for the patient's affected area
  • the cast may be manufactured using a photocurable composition for a 3D printer, thereby providing excellent fixation force.
  • Musculoskeletal system consisting of bone, joint, muscle, tendon, ligament, cartilage, nerve, etc.
  • Various diseases can be caused by various factors such as, and typical orthopedic medical products used in the treatment of diseases of the musculoskeletal system are cast and splint.
  • the cast When the cast needs to fix the affected area for a certain period of time due to fracture, ligament rupture, dislocation, severe skin inflammation, etc., it is mainly shaped by using a hydrated gypsum bandage or a thermosetting synthetic resin with similar function to cover the entire patient's affected area. Do it.
  • the splint acts as a splint around the affected area of the patient with sprains, dislocations, fractures, etc., and the outer circumference of the splint is wound using a separate bandage or the like to fix the affected area.
  • the so-called toe cast is used for cast, and the half cast is used for splint.
  • a typical conventional splint is made of a water-curable resin, roughly cut the splint before wetting it near the patient's affected area, then immerse the cut splint in water and then attach the wet splint to the patient to harden it. , A method of fixing a separate bandage on a splint was used.
  • the compressive strength is too strong to cause problems such as blood circulation disorder in the patient.
  • the compressive strength is too weak to cause splints.
  • the patient's affected area cannot be adequately supported, causing problems to flow.
  • Gypsum has been traditionally used as a cast material, and recently, a synthetic resin such as plastic is used.
  • the treatment method is generally performed by applying a bandage to a patient's affected area and applying a plaster or wrapping a plastic plate. According to such a conventional method, a strong pressure may be applied to the patient's affected area more than necessary, and vice versa. There may be problems, such as inadequate fixation due to a procedure that cannot be compressed.
  • the period required to treat fractures is usually 3 to 5 weeks, or more, it is exposed to the risk of various skin diseases caused by bacterial propagation because the affected area of the patient, which is compressed by cast, cannot be washed for a long period of time. Due to this, the patient complains of severe itching and is accompanied by severe odors from the cast contaminated by sweat and various foreign substances, thereby causing discomfort to the patient as well as to the people around him.
  • the patient's affected area is scanned to produce patient-specific splints and casts using 3D printing technology, etc., to secure the patient's affected areas, and to adjust the fixing force of the splints and casts.
  • Patent Document 1 KR 10-2018-0022452 A1
  • An object of the present invention is to provide a photocurable composition for a 3D printer for the production of patient-specific casts.
  • Another object of the present invention is to provide a light-curable composition for a 3D printer that is easy to manufacture a cast suitable for a patient's body shape using 3D printing, and can control the fixing force of splints and casts.
  • Another object of the present invention is to provide a patient-specific cast using a photocurable composition for a 3D printer capable of providing a necessary degree of compression by adjusting the fixing force, and capable of manufacturing a detachable cast when necessary.
  • the photocurable composition for 3D printer for the manufacture of a patient-specific cast is a composition for photocuring for the manufacture of a patient-specific cast using 3D printing, represented by the following formula (1) UV cured polyurethane oligomer; Photoinitiators; Silane coupling agents; Oligomers; And a stabilizer, wherein the patient-specific cast has a tensile strength of 50 to 60 N / m 2 and a bending strength of 60 to 75 N / m 2 :
  • n, m, o, p, q and r are the same as or different from each other, each independently an integer from 1 to 100,
  • L 1 and L 2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 200 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 200 carbon atoms, a substituted or unsubstituted nuclear atom number 5 A heteroarylene group of 200 to 200 and a substituted or unsubstituted cycloalkylene group of 3 to 200 carbon atoms,
  • R 1 to R 8 are the same or different from each other, and each independently hydrogen, deuterium, cyano group, nitro group, halogen group, hydroxy group, substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted 1 to 20 carbon atoms Cycloalkyl group, substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 24 carbon atoms, substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms , Substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 60 carbon atoms, substituted or unsubstituted heteroarylalkyl group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, substituted
  • the silyl group and the substituted aryloxy group are hydrogen, deuterium, cyano group, nitro group, halogen group, hydroxy group, alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, 2 to 24 carbon atoms Alkynyl
  • the UV cured polyurethane oligomer has a weight average molecular weight of 10,000 to 1,000,000.
  • the photoinitiator is a compound represented by the following formula (3):
  • X 1 is S, O or N (R 11 ),
  • R 9 to R 11 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, deuterium, cyano group, nitro group, halogen group, hydroxyl group, substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and substituted or unsubstituted 3 to 30 carbon atoms.
  • the substituted alkyl group and the substituted cycloalkyl group are hydrogen, deuterium, cyano group, nitro group, halogen group, hydroxy group, alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, carbon number 2 Alkynyl group of 24 to 24, aralkyl group of 7 to 30 carbon atoms, aryl group of 6 to 30 carbon atoms, heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, heteroarylalkyl group of 6 to 30 carbon atoms, alkoxy group of 1 to 30 carbon atoms, Alkylamino group having 1 to 30 carbon atoms, arylamino group having 6 to 30 carbon atoms, aralkylamino group having 6 to 30 carbon atoms, heteroarylamino group having 2 to 24 carbon atoms, alkylsilyl group having 1 to 30 carbon atoms, arylsilyl having
  • the oligomer may be selected from the group consisting of epoxy acrylate oligomer, H 12 diane-bis-glycidyl ether (4,4 '-(1-Methylethylidene) biscyclohexanol, polymer with (chloromethyl) oxirane) and mixtures thereof. .
  • the stabilizer may be selected from the group consisting of 2,6-di-tert-butyl-p-cresol, diethylethanolamine, trihexylamine, hindered amine, organic phosphate, hindered phenol, and mixtures thereof.
  • the patient-specific cast may further form a prosthesis therein to prevent loosening of the cast and support of the affected part according to a change in the patient's affected part.
  • the patient-specific cast manufactured using 3D printing according to an embodiment of the present invention may include the photocurable composition for the 3D printer.
  • 3D printing of the present invention refers to a process of manufacturing a 3D object by laminating materials using 3D digital data.
  • the present description mainly focuses on DLP (Disital Light Processing), SLA (Stereo Lithography Apparatus), and PolyJet methods, but may be understood as applicable to other 3D printing technologies.
  • the photocurable composition of the present invention is a material that is cured by light irradiation, and refers to a polymer that is crosslinked and polymerized into a polymer network structure.
  • UV light is mainly described, but is not limited to UV light, and may be applied to other light.
  • Photocurable composition for a 3D printer for the production of a patient-specific cast is a composition for photocuring for the production of a patient-specific cast using 3D printing, a UV curable polyurethane oligomer represented by Formula 1 below; Photoinitiators; Silane coupling agents; Oligomers; And a stabilizer, wherein the patient-specific cast has a tensile strength of 50 to 60 N / m 2 and a bending strength of 60 to 75 N / m 2 :
  • n, m, o, p, q and r are the same as or different from each other, each independently an integer from 1 to 100,
  • L 1 and L 2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 200 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 200 carbon atoms, a substituted or unsubstituted nuclear atom number 5 A heteroarylene group of 200 to 200 and a substituted or unsubstituted cycloalkylene group of 3 to 200 carbon atoms,
  • R 1 to R 8 are the same or different from each other, and each independently hydrogen, deuterium, cyano group, nitro group, halogen group, hydroxy group, substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted 1 to 20 carbon atoms Cycloalkyl group, substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 24 carbon atoms, substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms , Substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 60 carbon atoms, substituted or unsubstituted heteroarylalkyl group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, substituted
  • the silyl group and the substituted aryloxy group are hydrogen, deuterium, cyano group, nitro group, halogen group, hydroxy group, alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, 2 to 24 carbon atoms Alkynyl
  • the UV cured polyurethane oligomer is a polymer having a weight average molecular weight of 10,000 to 1,000,000.
  • the UV cured polyurethane oligomer is a compound represented by the following formula (4):
  • n ', m', o ', p', q 'and r' are the same or different from each other, each independently an integer from 1 to 100,
  • R 12 and R 13 are the same or different from each other, each independently consisting of an alkylsilyl group having 1 to 30 carbon atoms, an arylsilyl group having 6 to 30 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, and a cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms. It is selected from the group.
  • a polyurethane oligomer is a polymer compound in which a photo-curing functional group is bonded to the polyurethane oligomer, and the photo-curing functional group is a substituent represented by Chemical Formula 2.
  • the UV cured polyurethane oligomer includes a polyurethane structure as a main chain, a photocurable functional group is bonded to the polyurethane structure, and a combination of the polyurethane structure and a photocurable functional period combines a soft functional group to the urethane linker.
  • a linker having a hard functional group bonded to a linker and a urethane linker is used.
  • the flexible properties of the soft functional group may be used together, and the hard functional group may exhibit heat resistance.
  • the carbon skeleton having soft properties at room temperature can be used to exhibit a flexible effect, as well as normal temperature.
  • a carbon skeleton having a hard property it can exhibit heat-resistant properties together.
  • the UV cured polyurethane oligomer includes a carbon skeleton having hard properties, a 3D printing output having excellent physical properties such as thermal properties, strength, elastic modulus, and tensile elongation can be produced.
  • the UV cured polyurethane oligomer includes a carbon skeleton having soft properties, even if the original shape is deformed by use, it is possible to produce a 3D printing output capable of restoring shape.
  • the composition for a 3D printer can increase the physical properties of the output, including only the carbon skeleton having hard properties, in order to increase the physical properties of the 3D printing output, but, on the contrary, when the shape is deformed by use, There is a problem that the shape cannot be restored and cannot be used multiple times.
  • the composition for 3D printer in the present invention is excellent in physical properties such as thermal properties, strength, elastic modulus, and tensile elongation, as it includes a carbon skeleton having hard properties and a carbon skeleton having soft properties in a UV cured polyurethane oligomer.
  • the flexible properties of the soft functional group can be used together, and when the shape is deformed by use, the shape can be restored and reused.
  • the physical properties in order to maintain the fixing force of the cast, the physical properties must be excellent. However, when only the physical properties are excellent, there is a problem that restoration to the original form is impossible when damage is caused by external force or the shape is deformed.
  • the cast is made by a carbon skeleton having hard properties.
  • the furnace exhibits physical properties for maintaining the fixing force, and at the same time, includes a carbon skeleton with soft properties, and when the shape is deformed by use, shape restoration is possible, and thermal properties, strength, elastic modulus, and Tensile elongation can be indicated.
  • the present invention is to provide a light-curable composition for a 3D printer capable of adjusting the fixing force of the splints and casts, providing the necessary degree of compression, and producing a detachable cast when necessary.
  • the present invention uses 3D printing, it is possible to manufacture a cast that almost matches the shape of a patient's affected area, and the shape of the affected area is deformed over time as compared to the case in which a conventional cast is manufactured.
  • the shape of the cast can be adjusted, or an attachment can be formed inside the cast to prevent loosening of the cast and at the same time maintain the affected part supporting force.
  • the cast is produced by separating the upper and lower parts at the time of manufacture, and at this time, a hole is formed to bond wires or the like to the adhesive surface to which the upper and lower parts are adhered, and the cast is modified by the deformation of the affected area.
  • a string such as a wire
  • the cast prepared by using the photo-curable composition of the present invention has a soft property, forming a hole, connecting the string, to prevent loosening of the cast, and at the same time maintain the affected part support.
  • the cast prepared by using the photo-curable composition of the present invention has a soft property, forming a hole, connecting the string, to prevent loosening of the cast, and at the same time maintain the affected part support.
  • it has only hard properties, and the physical properties are excellent, but it does not have soft properties, it is difficult to deform the shape when it is tightened using a string such as a wire. Can occur.
  • composition for a 3D printer according to the present invention when using the composition for a 3D printer according to the present invention, it is possible to provide a patient-specific cast having excellent properties such as tensile modulus of 1500 to 2500 MPa, flexural modulus of 1000 to 3500 MPa, and tensile strength of 45 to 90 Mpa.
  • the photoinitiator is a compound represented by the following formula (3):
  • X 1 is S, O or N (R 11 ),
  • R 9 to R 11 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, deuterium, cyano group, nitro group, halogen group, hydroxyl group, substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and substituted or unsubstituted 3 to 30 carbon atoms.
  • the substituted alkyl group and the substituted cycloalkyl group are hydrogen, deuterium, cyano group, nitro group, halogen group, hydroxy group, alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, carbon number 2 Alkynyl group of 24 to 24, aralkyl group of 7 to 30 carbon atoms, aryl group of 6 to 30 carbon atoms, heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, heteroarylalkyl group of 6 to 30 carbon atoms, alkoxy group of 1 to 30 carbon atoms, Alkylamino group having 1 to 30 carbon atoms, arylamino group having 6 to 30 carbon atoms, aralkylamino group having 6 to 30 carbon atoms, heteroarylamino group having 2 to 24 carbon atoms, alkylsilyl group having 1 to 30 carbon atoms, arylsilyl having
  • the oligomer may be selected from the group consisting of epoxy acrylate oligomer, H12 diane-bis-glycidyl ether (4,4 '-(1-Methylethylidene) biscyclohexanol, polymer with (chloromethyl) oxirane) and mixtures thereof.
  • the epoxy acrylate oligomer is more specifically a phenyl epoxy (meth) acrylate oligomer, a bisphenol A epoxy di (meth) acrylate oligomer, an aliphatic alkyl epoxy di (meth) acrylate oligomer, and an aliphatic alkyl epoxy tri (meth)
  • One or more compounds selected from the group consisting of acrylate oligomers can be used.
  • the oligomer can not only reduce the swelling phenomenon due to the organic solvent, but also improve the surface hardness, abrasion resistance, and heat resistance.
  • the silane coupling agent is more specifically 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane (3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane), but is not limited to the above example.
  • the stabilizer is selected from the group consisting of 2,6-di-tert-butyl-p-cresol, diethylethanolamine, trihexylamine, hindered amine, organic phosphate, hindered phenol, and mixtures thereof, more specifically As 2,6-di-tert-butyl-p-cresol.
  • additives such as leveling agents, slip agents or stabilizers may be included.
  • the photocurable composition for a 3D printer for the production of the cast includes UV cured polyurethane oligomer, and 1.5 to 15 parts by weight of photoinitiator with respect to 100 parts by weight of the UV cured polyurethane oligomer; 0.1 to 1.5 parts by weight of a silane coupling agent; Oligomer 50 to 80 parts by weight; And 0.1 to 2 parts by weight of a stabilizer.
  • the silane coupling agent may improve compatibility and adhesion strength with a resin when used in surface treatment such as a pigment and a filler.
  • the oligomer exceeds the use range, the surface energy is increased, and thus the mold and resin releasability is lowered, and the surface hardness is increased, and thus surface characteristics such as resilience after stamping of the mold may be lowered.
  • the stabilizer when used within the use range, it is possible to reduce the peripheral hardening and increase the strength.
  • oligomers represented by the following Chemical Formula 6 may be used as oligomers for enhancing physical properties:
  • the oligomer represented by the formula (6) contains a hard carbon bond, and as it is included in the composition for photocuring, it is possible to increase physical properties in the production of cast.
  • the manufacturing of the cast according to the present invention may use “digital cast printing apparatus using 3D information and its printing method” in Korean Patent Registration No. 10-1820674 B1.
  • DLP Digital Light Processing
  • the 3D output unit outputs a plurality of 3D models in a DLP (Digital Light Processing) method.
  • the 3D output unit can generate the entire calibration device in a short time by outputting each 3D model at the same time or at the same time.
  • the 3D output unit may output a patient-specific cast using the photocurable composition for a 3D printer of the present invention according to a user's setting.
  • the 3D model generated through the digital cast printing device using 3D information is formed by using the central axis in the through direction of the cast as the x-axis.
  • the 3D model 100 is formed as the first model 110 while the x-axis and the y-axis are divided into an xy plane using the first boundary surface 111 as the first boundary 110.
  • the first interface 111 may be easily bonded to the interface through UV treatment, heat treatment, and the like.
  • an opening / closing range 101 may be set on one side of the first model 110, and the opening / closing range 101 may be 3D printed in an empty state.
  • the 3D model 300 is divided into sections and is formed as the second model 120 as the y-axis and z-axis are divided into the yz plane using the second boundary surface 121. Therefore, the production speed can be improved by separating and printing the digital cast for each section.
  • the second boundary surface 121 may be made to facilitate bonding of the interface through UV light curing or heat treatment.
  • an opening / closing range 301 may be set on one side of the second model 120, and the opening / closing range 101 may be 3D printed in an empty state.
  • FIG. 3 is an exemplary view for explaining a prosthetic model added to the 3D model according to FIG. 3.
  • a prosthesis added to the 3D model 100 may be formed.
  • the prosthesis model 200 may be formed using a difference between 3D information on the patient's affected area obtained at the first time point and 3D information on the patient's affected area obtained at the second time point.
  • the implant model 200 is formed to be coupled to the interior of the 3D model 100.
  • protrusions 201 may be formed on the inner or outer surface of the prosthesis model 200 to maintain the gap between the existing 3D model 100 and the skin for ventilation.
  • the prosthetic model 200 includes 3D information on a patient's affected area obtained at a first time point and a patient's affected area acquired at a second time point It can be formed by using the difference in 3D information for.
  • the implant model 200 is formed to be coupled to the interior of the 3D model 100. Accordingly, it is possible to prevent the cast from becoming loose according to a change in the condition of the patient's affected area, and to support the affected area more firmly.
  • protrusions 201 may be formed on the inner or outer surface of the prosthesis model 200 to maintain the gap between the existing 3D model 100 and the skin for ventilation.
  • FIG. 5 is a hole formed symmetrically on the first boundary surface 111 of the 3D first model 110, and wires may be connected between the symmetrical holes.
  • FIG. 6 shows a connection of wires where holes are formed symmetrically to the first boundary surface 111.
  • FIGS. 5 and 6 a hole is formed symmetrically to the first boundary surface 111, and the loosened cast is tightened through the wire connection to maintain the fixing force.
  • the present invention is to provide a light-curable composition for a 3D printer that is easy to manufacture a cast suitable for a patient's body shape using 3D printing, and is capable of adjusting the fixing force of splints and casts.
  • FIG. 1 is an exemplary view of a patient-specific cast formed through a digital cast printing device using 3D information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exemplary diagram for dividing a 3D model into a first model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exemplary diagram for dividing a 3D model into a second model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 4 is an exemplary view of a prosthesis model among 3D models according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is an exemplary view of a model in which holes are formed in an interface among 3D models according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary view of a model in which holes are formed in an interface among 3D models according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention is a composition for photocuring for the manufacture of a patient-specific cast using 3D printing, UV-curable polyurethane oligomer represented by the following formula (1); Photoinitiators; Silane coupling agents; Oligomers; And a stabilizer, wherein the patient-specific cast is related to a photocurable composition for a 3D printer for the production of a patient-specific cast having a tensile strength of 50 to 60 N / m 2 and a bending strength of 60 to 75 N / m 2 :
  • n, m, o, p, q and r are the same as or different from each other, each independently an integer from 1 to 100,
  • L 1 and L 2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 200 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 200 carbon atoms, a substituted or unsubstituted nuclear atom number 5 A heteroarylene group of 200 to 200 and a substituted or unsubstituted cycloalkylene group of 3 to 200 carbon atoms,
  • R 1 to R 8 are the same or different from each other, and each independently hydrogen, deuterium, cyano group, nitro group, halogen group, hydroxy group, substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted 1 to 20 carbon atoms Cycloalkyl group, substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 24 carbon atoms, substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms , Substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 60 carbon atoms, substituted or unsubstituted heteroarylalkyl group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, substituted
  • the silyl group and the substituted aryloxy group are hydrogen, deuterium, cyano group, nitro group, halogen group, hydroxy group, alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, 2 to 24 carbon atoms Alkynyl
  • UV curing polyurethane oligomer represented by the following formula (7) or formula (8); A photoinitiator represented by the following Chemical Formula 5; 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane; Epoxy acrylate oligomer represented by the following formula (6); And 2,6-di-tert-butyl-p-cresol to prepare a photocurable polymer composition for a 3D printer.
  • Oligomers and the like used in the preparation of the polymer composition were purchased and used, and the contents of the constituents are shown in Table 1 below.
  • n ', m', o ', p', q 'and r' are the same as or different from each other, and are each independently an integer of 1 to 100.
  • Test environment (23 ⁇ 2) °C, (50 ⁇ 5)% R.H.
  • Test environment (23 ⁇ 2) °C, (50 ⁇ 5)% R.H.
  • the experiment was commissioned by the Korea Polymer Testing Institute, and the specimens were provided after printing the polymer compositions of G10 to G80 in Table 1 using a 3D printer.
  • the present invention relates to a composition for photocuring for a 3D printer for the manufacture of a patient-specific cast, and more specifically, as a photocurable composition for a 3D printer, through 3D information on a patient's affected area, to prepare a cast suitable for the patient's affected area
  • the cast may be manufactured using a photocurable composition for a 3D printer, thereby providing excellent fixation force.

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Abstract

본 발명은 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물로, 3D 프린팅을 이용하여, 환자의 체형에 맞는 깁스의 제조가 용이하며, 스플린트 및 캐스트의 고정력 조절이 가능한 3D 프린터용 광경화형 조성물이다. 또한, 고정력의 조정에 의해, 필요한 정도의 압박을 제공할 수 있고, 필요 시 탈부착이 가능한 깁스를 제조할 수 있는 3D 프린터용 광경화형 조성물을 이용한 환자 맞춤형 깁스를 제공하는 것이다.

Description

환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물
본 발명은 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화용 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 3D 프린터용 광경화형 조성물로, 환자의 환부에 대한 3D 정보를 통해, 환자의 환부에 적합한 깁스를 제조할 수 있으며, 상기 깁스는 3D 프린터용 광경화형 조성물을 이용하여 제조되어, 우수한 고정력을 제공할 수 있다.
뼈(Bone), 관절(Joint), 근육(Muscle), 힘줄(Tendon), 인대(Ligament), 연골(Cartilage), 신경(Nerve) 등으로 이루어진 근골격계는, 외부로부터의 충격, 과도한 사용, 잘못된 자세 등의 다양한 요인에 의해 각종 질환이 유 발될 수 있는데, 이러한 근골격계의 질환을 치료하는 과정에서 사용되는 대표적인 정형외과용 의료품이 캐스트 (Cast)와 스플린트(Splint)이다.
캐스트는, 골절, 인대파열, 탈구, 심한 피부 염증 등으로 일정기간 환부를 고정할 필요가 있을 때, 주로 수화성 석고 붕대, 또는 이와 유사기능을 가진 열경화성 합성수지를 이용하여 환자의 환부를 전체적으로 감싸는 형상을 한다.
반면에 스플린트는, 염좌, 탈구, 골절 등이 발생한 환자의 환부 주위에 부목으로 작용하는 것으로, 스플린트의 외주를 별도의 붕대 등을 사용하여 감아 환부를 고정하게 된다.
소위 통 깁스를 할 때 사용되는 것이 캐스트이고, 반 깁스를 할 때 사용되는 것이 스플린트라 한다.
일반적인 종래의 스플린트는 수경화성 수지로 만들어져, 물을 적시기 전의 스플린트를 환자의 환부 근처에 대어 대략적인 재단을 한 뒤, 재단된 스플린트를 물에 담갔다 빼 물에 젖은 스플린트를 환자에 환부에 붙여 굳게 하며, 스플린트 위에 별도의 붕대를 감아 이를 고정하는 방식이 사용되었다.
하지만 종래의 스플린트를 시술하는 과정은 환자의 환부가 심하게 젖거나 부산물이 피부에 들러붙어 그 주변이 오염되는 문제가 발생하고, 시술하는 과정이 번잡하다 보니 지속적으로 환자의 환부를 자극하는 빈도가 높아지며, 시술된 스플린트가 완전히 굳기 전에 환자의 외측형상과 상보적인 내측형상을 만들기 위해 스플린트를 문지르면서 몰딩하는 과정에서 환자에게 강한 충격이 가해질 수도 있는 문제가 있었다.
또한 시술의의 능력에 따라 시술결과가 달리지는 문제가 발생할 수 있는데, 경우에 따라서는 압박강도가 너무 강해 환자에게 혈액순환장애 등의 문제를 유발하기도 하고, 다른 경우에는 압박강도가 너무 약해 스플린트가 환자의 환부를 적절하게 지지하지 못하고 흘러내리는 문제를 낳기도 한다.
캐스트의 재료로는 전통적으로 석고가 사용되어 왔으며, 최근에는 플라스틱과 같은 합성수지 등이 이용되고 있다.
시술방법은 일반적으로 환자의 환부에 붕대를 감고 석고를 바르거나, 플라스틱판을 감는 방식으로 이루어지는데, 이러한 종래의 방식에 의할 경우 환자의 환부에 필요 이상의 강한 압박이 가해질 수 있고, 이와 반대로 필요 압박에 못 미치는 시술로 적절한 고정이 이루어지지 않는 등의 문제가 있을 수 있다.
필요 이상의 강한 압박은 환자에게 혈액순환의 장애 또는 신경계의 손상 등을 가져오고, 필요 이하의 약한 압박은 헐거운 캐스트와 피부의 지속적인 마찰로 피부손상을 가져오거나 뼈의 오접합 등의 문제를 일으키게 된다.
또한 골절 등을 치료하기 위해 필요한 기간이 보통 3 내지 5주, 많게는 그 이상이 되다보니, 캐스트로 압박되어 밀폐된 환자의 환부는 오랜 기간 동안 씻지도 못하여 세균 번식에 의한 각종 피부질환의 위험에 노출되며, 이로 인해 환자는 극심한 가려움증을 호소하게 되고, 땀 및 각종 이물질 등에 의해 오염된 캐스트로부터 심한 악취까지 동반돼, 환자 개인은 물론이고 주위 사람들에게까지 불쾌감을 주게 된다.
따라서 전술한 종래 스플린트 및 캐스트의 문제를 해결하도록 환자의 환부를 스캐닝을 해 3D 프린팅 기술 등을 이용하여 환자 맞춤형 스플린트 및 캐스트를 제작하고, 환자의 환부를 안전하게 보호하고, 스플린트 및 캐스트의 고정력 조절이 용이하도록 구성한 새로운 형식의 스플린트 및 캐스트에 관한 기술의 도입이 요구되고 있는 실정이다
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허 문헌 1) KR 10-2018-0022452 A1
본 발명의 목적은 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 3D 프린팅을 이용하여, 환자의 체형에 맞는 깁스의 제조가 용이하며, 스플린트 및 캐스트의 고정력 조절이 가능한 3D 프린터용 광경화형 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고정력의 조정에 의해, 필요한 정도의 압박을 제공할 수 있고, 필요 시 탈부착이 가능한 깁스를 제조할 수 있는 3D 프린터용 광경화형 조성물을 이용한 환자 맞춤형 깁스를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물은 3D 프린팅을 이용한 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 광경화용 조성물로, 하기 화학식 1로 표시되는 UV 경화 폴리우레탄 올리고머; 광개시제; 실란 커플링제; 올리고머; 및 안정제를 포함하며, 상기 환자 맞춤형 깁스는 인장강도 50 내지 60 N/m 2 및 굽힘강도 60 내지 75 N/m 2이다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000001
[화학식 2]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000002
여기서,
A 및 A'은 상기 화학식 2로 표시되는 치환기이며,
n, m, o, p, q 및 r은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이며,
L 1 및 L 2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 200의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 200의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 200의 헤테로아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 200의 시클로알킬렌기이며,
R 1 내지 R 8은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 치환된 알킬렌기, 치환된 아릴렌기, 치환된 헤테로아릴렌기, 치환된 시클로알킬렌기, 치환된 알킬기, 치환된 시클로알킬기, 치환된 알케닐기, 치환된 알키닐기, 치환된 아르알킬기, 치환된 아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴알킬기, 치환된 알콕시기, 치환된 알킬아미노기, 치환된 아릴아미노기, 치환된 아르알킬아미노기, 치환된 헤테로 아릴아미노기, 치환된 알킬실릴기, 치환된 아릴실릴기 및 치환된 아릴옥시기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 UV 경화 폴리우레탄 올리고머는 중량 평균 분자량 10,000 내지 1,000,000이다.
상기 광개시제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물이다:
[화학식 3]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000003
여기서,
X 1은 S, O 또는 N(R 11)이며,
R 9 내지 R 11은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기이며,
상기 치환된 알킬기 및 치환된 시클로알킬기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 올리고머는 에폭시 아크릴레이트 올리고머, H 12 다이안 -비스-글리시딜 이써(4,4'-(1-Methylethylidene)biscyclohexanol, polymer with (chloromethyl)oxirane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 안정제는 2,6-디-tert-부틸-p-크레솔, 디에틸에탄올아민, 트리헥실아민, 힌더드 아민, 유기 인산염, 힌더드 페놀 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 환자 맞춤형 깁스는 내부에 보형물을 추가로 형성하여, 환자 환부의 상태 변화에 따라 깁스의 헐거워짐 방지 및 환부 지지력을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅을 이용하여 제조된 환자 맞춤형 깁스는 상기 3D 프린터용 광경화형 조성물을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 3D 프린팅은 3D 디지털 데이터를 이용하여 소재를 적층해 3차원 물체를 제조하는 프로세스를 말한다. 본 명세서에는 3D 프린팅 기술로서 DLP(Disital Light Processing), SLA(Stereo Lithography Apparatus) 및 PolyJet 방식을 중심으로 기술하나, 다른 3D 프린팅 기술에도 적용가능한 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 광경화형 조성물은 광 조사에 의해 경화되는 물질로서, 가교되고 중합체 망상구조로 중합되는 고분자를 말한다. 본 명세서에서는 UV 광을 중심으로 기술하나, UV 광에 한정되지 않고 다른 광에 대해서도 적용 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물은 3D 프린팅을 이용한 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 광경화용 조성물로, 하기 화학식 1로 표시되는 UV 경화 폴리우레탄 올리고머; 광개시제; 실란 커플링제; 올리고머; 및 안정제를 포함하며, 상기 환자 맞춤형 깁스는 인장강도 50 내지 60 N/m 2 및 굽힘강도 60 내지 75 N/m 2이다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000004
[화학식 2]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000005
여기서,
A 및 A'은 상기 화학식 2로 표시되는 치환기이며,
n, m, o, p, q 및 r은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이며,
L 1 및 L 2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 200의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 200의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 200의 헤테로아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 200의 시클로알킬렌기이며,
R 1 내지 R 8은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 치환된 알킬렌기, 치환된 아릴렌기, 치환된 헤테로아릴렌기, 치환된 시클로알킬렌기, 치환된 알킬기, 치환된 시클로알킬기, 치환된 알케닐기, 치환된 알키닐기, 치환된 아르알킬기, 치환된 아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴알킬기, 치환된 알콕시기, 치환된 알킬아미노기, 치환된 아릴아미노기, 치환된 아르알킬아미노기, 치환된 헤테로 아릴아미노기, 치환된 알킬실릴기, 치환된 아릴실릴기 및 치환된 아릴옥시기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 UV 경화 폴리우레탄 올리고머는 중량 평균 분자량 10,000 내지 1,000,000인 고분자이다.
보다 바람직하게, UV 경화 폴리우레탄 올리고머는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물이다:
[화학식 4]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000006
여기서,
A 및 A'은 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
n', m', o', p', q' 및 r'은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이며,
R 12 및 R 13은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기 및 탄소수 1 내지 20의 시클로알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
보다 구체적으로, UV 경화를 위하여, 폴리우레탄 올리고머에, 광경화 작용기가 결합된 고분자 화합물로, 상기 광경화 작용기는 상기 화학식 2로 표시되는 치환기이다.
상기 화학식 2로 표시되는 치환기 내의 탄소간의 이중결합 구조를 포함하고 있고, 상기 탄소-탄소 이중 결합에 의해 광경화 작용을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 UV 경화 폴리우레탄 올리고머는 메인 체인으로 폴리 우레탄 구조를 포함하며, 상기 폴리 우레탄 구조에 광경화 작용기가 결합되며, 상기 폴리 우레탄 구조 및 광경화 작용기간의 결합은 우레탄 링커에 소프트 작용기를 결합한 링커 및 우레탄 링커에 하드 작용기를 결합한 링커를 이용한다.
상기 우레탄 링커에 소프트 작용기를 결합한 링커의 경우, 소프트 작용기의 플렉서블한 성질을 함께 이용할 수 있고, 하드 작용기는 열 저항성(Heat resistant)을 나타낼 수 있다.
즉, UV 경화 폴리우레탄 올리고머에 광경화 작용기를 결합시키며, 링커로, 소프트 작용기 및 하드 작용기를 이용함에 따라, 상온에서 부드러운 성질을 갖는 탄소 골격을 이용하여, 플렉서블 효과를 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 상온에서 하드한 성질을 갖는 탄소 골격을 이용하여, 열에 강한 성질을 함께 나타낼 수 있다.
상기 UV 경화 폴리우레탄 올리고머는 하드한 성질을 갖는 탄소 골격을 포함함에 따라, 열적 물성, 강도, 탄성율 및 인장신율과 같은 물리적 특성이 우수한 3D 프린팅 출력물을 제조할 수 있다.
또한, UV 경화 폴리우레탄 올리고머는 소프트한 성질을 갖는 탄소 골격을 포함함에 따라, 사용에 의해 원래 형상이 변형되더라도, 형상 복원이 가능한 3D 프린팅 출력물을 제조할 수 있다.
일반적으로, 3D 프린터용 조성물은 3D 프린팅 출력물의 물리적인 특성을 높이기 위해, 하드한 성질을 갖는 탄소 골격만을 포함하여, 출력물의 물리적 특성을 높일 수 있으나, 반대로, 사용에 의해 형상이 변형되는 경우, 형상 복원이 불가하여, 다 회 사용이 불가한 문제가 있다.
본 발명에서의 3D 프린터용 조성물은 UV 경화 폴리우레탄 올리고머에 하드한 성질을 갖는 탄소 골격 및 소프트한 성질을 갖는 탄소 골격을 포함함에 따라, 열적 물성, 강도, 탄성율 및 인장신율과 같은 물리적 특성이 우수할 뿐만 아니라, 소프트 작용기의 플렉서블한 성질을 함께 이용할 수 있어, 사용에 의해 형상이 변형되는 경우, 형상을 복원시켜, 재사용이 가능하다.
일반적으로 깁스용 소재로 사용되는 석고의 경우, 변형이 불가능하고, 플라스틱 소재의 경우에도 외부의 강한 외력 등에 의해 일부 변형되거나, 깨짐이 발생할 수 있다.
즉, 깁스로의 고정력을 유지하기 위해서는 물리적 특성이 우수해야 한다. 다만, 물리적 특성만이 우수한 경우에는 외력에 의해 손상이 발생하거나, 형상이 변형되는 경우에 원래의 형태로의 복원이 불가능한 문제가 있다.
본 발명의 깁스용 광경화형 조성물의 경우에는 소프트한 성질을 갖는 탄소 골격 및 하드한 성질을 갖는 탄소 골격을 포함하는 UV 경화 폴리우레탄 올리고머를 이용함에 따라, 하드한 성질을 갖는 탄소 골격에 의해, 깁스로 제조 시, 고정력의 유지를 위한 물리적 특성을 나타냄과 동시에, 소프트한 성질을 갖는 탄소 골격을 함께 포함하여, 사용에 의해 형상이 변형되는 경우, 형상 복원이 가능하며, 열적 물성, 강도, 탄성율 및 인장신율을 나타낼 수 있다.
본 발명은 스플린트 및 캐스트의 고정력 조절이 가능하여, 필요한 정도의 압박을 제공할 수 있고, 필요 시 탈부착이 가능한 깁스를 제조할 수 있는 3D 프린터용 광경화형 조성물을 제공하는 것이다.
종래의 깁스 소재로 이용되던 석고나 플라스틱 소재의 경우에는 고정력의 조절이 불필요하거나, 탈부착을 고려하지 않고 있어, 물리적 특성이 우수한지 여부가 깁스 소재로의 사용에 가장 중요한 영향을 미치는 요소에 해당되었다.
다만, 종래 깁스 소재의 경우에, 필요 이상의 강한 압박이 가해지는 경우, 환자에게 고통을 줄 뿐만 아니라, 이 경우에는 깁스를 해체하고, 다시 형상을 떠서 깁스를 제조해야하는 불편함이 존재하였다.
반면, 본 발명은 3D 프린팅을 이용하기에, 종전의 깁스를 제조하는 경우와 비교하여, 환자의 환부 형상과 거의 일치하는 깁스를 제조할 수 있고, 시간의 경과에 따라 환부의 형상이 변형되는 경우에는 깁스 소재의 소프트한 성질을 이용하여 고정력을 높이기 위해 깁스의 형상을 조절하거나, 깁스의 내부에 부착물을 형성시켜 깁스의 헐거워짐을 방지함과 동시에 환부 지지력을 유지할 수 있다.
상기의 깁스의 형상을 조절하기 위한 방식으로, 깁스를 제조 시에, 상하부 분리하여 프린팅하며, 이때 상하부가 접착되는 접착면에 와이어 등을 결합시킬 수 있도록 홀을 형성시켜, 환부의 변형에 의해 깁스가 헐거워지는 경우, 홀에 와이어와 같은 끈을 연결하여, 깁스의 헐거워짐을 방지하고, 환부 지지력을 유지할 수 있다.
이는, 본 발명의 광경화형 조성물을 이용하여 제조한 깁스가 소트프한 성질을 가져, 홀을 형성하고, 끈을 연결하여, 깁스의 헐거워짐을 방지함과 동시에 환부 지지력을 유지할 수 있다. 즉, 하드한 성질만을 가져, 물리적 특성은 우수하더라도 소프트한 성질을 가지지 못할 경우에는 와이어와 같은 끈을 이용하여 조일 경우, 형상의 변형이 어렵고, 형상을 변형시키기 위해 더 큰 외력을 가하는 경우 깨짐이 발생할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 3D 프린터용 조성물을 이용하는 경우에는 인장탄성율 1500 내지 2500MPa, 굴곡탄성율 1000 내지 3500MPa 및 인장강도 45 내지 90Mpa와 같이 특성이 우수한 환자 맞춤형 깁스를 제공할 수 있다.
상기 광개시제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물이다:
[화학식 3]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000007
여기서,
X 1은 S, O 또는 N(R 11)이며,
R 9 내지 R 11은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기이며,
상기 치환된 알킬기 및 치환된 시클로알킬기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
보다 바람직하게는 하기 화학식 5로 표시되는 화합물이다:
[화학식 5]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000008
상기 올리고머는 에폭시 아크릴레이트 올리고머, H12 다이안 -비스-글리시딜 이써(4,4'-(1-Methylethylidene)biscyclohexanol, polymer with (chloromethyl)oxirane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
보다 구체적으로 에폭시 아크릴레이트 올리고머는 보다 구체적으로 페닐 에폭시 (메타)아크릴레이트 올리고머, 비스페놀A 에폭시 다이(메타)아크릴레이트 올리고머, 지방족 알킬 에폭시 다이(메타)아크릴레이트 올리고머, 및 지방족 알킬 에폭시 트리(메타)아크릴레이트 올리고머로 이루어지는 군에서 1종 이상 선택되는 화합물을 사용할 수 있다. 상기 올리고머는 유기용매에 의한 팽윤(swelling) 현상을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 표면 경도, 내마모성, 내열성 등을 향상시킬 수 있다.
상기 실란 커플링제는 보다 구체적으로 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane)이지만, 상기 예시에 국한되지 않는다.
상기 안정제는 2,6-디-tert-부틸-p-크레솔, 디에틸에탄올아민, 트리헥실아민, 힌더드 아민, 유기 인산염, 힌더드 페놀 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 구체적으로 2,6-디-tert-부틸-p-크레솔이다.
열적 및 산화 안정성, 저장안정성, 표면특성, 유동 특성 및 공정 특성 등을 향상시키기 위하여 예를 들어 레벨링제, 슬립제 또는 안정화제 등의 통상의 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물은 UV 경화 폴리우레탄 올리고머를 포함하며, 상기 UV 경화 폴리우레탄 올리고머 100 중량부에 대하여, 광개시제 1.5 내지 15 중량부; 실란 커플링제 0.1 내지 1.5 중량부; 올리고머 50 내지 80 중량부; 및 안정제 0.1 내지 2 중량부로 포함할 수 있다. 상기 실란 커플링제는 상기 사용 범위 내에서 사용하는 경우, 안료와 필러 등의 표면 처리에 사용함에 있어, 수지와의 상용성 및 밀착 강도를 향상시킬 수 있다. 상기 올리고머는 사용 범위를 초과할 경우 표면 에너지가 높아져 몰드와 수지의 이형성이 저하되게 되며, 표면 경도가 높아져 몰드의 스탬핑 후 복원력과 같은 표면 특성이 저하되게 될 우려가 있다. 상기 안정제의 경우, 사용 범위 내에서 사용 시, 주변 경화를 감소시키고, 강도를 높일 수 있다.
깁스로 이용하고자 하는 경우에는 물리적인 특성을 높여야하는 점에서, 올리고머의 함량을 높여, 물리적인 특성을 강화하고자 한다. 특히 물리적 특성을 높이기 위한 올리고머는 하기 화학식 6으로 표시되는 올리고머를 이용할 수 있다:
[화학식 6]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000009
상기 화학식 6으로 표시되는 올리고머는 하드한 탄소 결합을 포함하고 있어, 광경화용 조성물에 포함됨에 따라, 깁스로 제조 시 물리적 성질을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 깁스의 제조는 한국등록특허 제10-1820674 B1에 “3D 정보를 이용한 디지털 깁스 프린팅 장치 및 그 프린팅 방법”을 이용할 수 있다.
보다 구체적으로, 환자의 환부에 대한 3D 정보를 입력받는 3D 입력단계와, 상기 3D 정보를 이용하여 관심범위를 설정하여 치아 구조의 중 심축을 x축으로 하여 복수의 영역으로 분할한 복수의 3D 모델을 생성하는 3D 모델 생성단계와, 상기 복수의 3D 모델을 DLP(Digital Light Processing) 방식으로 출력하는 3D 출력단계를 포함한다.
3D 출력부는 복수의 3D 모델을 DLP(Digital Light Processing) 방식으로 출력한다. 3D 출력부는 각 3D 모델을 동시 또는 이시에 출력함으로써 빠른 시간 안에 전체 교정장치를 생성할 수 있다. 3D 출력부는 사용자의 설정에 의해 본 발명의 3D 프린터용 광경화형 조성물을 이용하여 환자 맞춤형 깁스를 출력할 수 있다.
보다 구체적으로, 3D 정보를 이용한 디지털 깁스 프린팅 장치를 통해 생성되는 3D 모델은 깁스의 관통방향의 중심축을 x축으로 하여 형성된다. 이 경우, 도 1과 같이 x축과 y축을 제1 경계면(111)으로 하여 xy 평면으로 분할되면서 3D 모델(100)이 상부와 하부로 분할되면서 제1 모델(110)로 형성된다. 이 경우, 제1 경계면(111)은 UV처리, 열처리 등을 통해 경계면의 접합이 용이하도록 하는 것도 가능 하다. 또한, 제1 모델(110)의 일측에는 개폐범위(101)를 설정할 수 있으며, 개폐범위(101)는 비워둔 상태로 3D 인쇄가 될 수 있다.
또한, 도 2와 같이 y축과 z축을 제2 경계면(121)으로 하여 yz 평면으로 분할되면서 3D 모델(300)이 구간별로 분 할되면서 제2 모델(120)로 형성된다. 따라서, 디지털 깁스를 구간별로 상하부 분리하여 프린팅함으로써 제작속도를 향상시킬 수 있다. 이 경우, 제2 경계면(121)은 UV 광경화 또는 열처리 등을 통해 경계면의 접합이 용이하도록 하는 것도 가능하다. 또한, 제2 모델(120)의 일측에는 개폐범위(301)를 설정할 수 있으며, 개폐범위(101)는 비워둔 상태로 3D 인쇄가 될 수 있다.
도 3은 도 3에 따른 3D 모델에 추가되는 보형물 모델을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3을 참조하면, 3D 모델(100)에 추가되는 보형물을 형성할 수 있다. 보형물 모델(200)은 제1 시점에서 획득한 환자의 환부에 대한 3D 정보와, 제2 시점에서 획득한 환자의 환부에 대한 3D 정보의 차이를 이용하여 형성할 수 있다. 보형물 모델(200)은 3D 모델(100)의 내부에 결합되도록 형성된다.
이에 따라, 환자의 환부의 상태 변화에 따라 깁스가 헐거워지는 것을 방지하고, 보다 견고하게 환부를 지지할 수 있다. 또한, 보형물 모델(200)의 내측 또는 외측 표면에는 돌기(201)를 형성하여 기존의 3D 모델(100)과 피부 사이의 간격을 유지시켜 환기를 시킬 수도 있다.
도 4를 참조하면, 3D 모델에 추가되는 보형물 모델을 설명하기 위한 예시도로, 보형물 모델(200)은 제1 시점에서 획득한 환자의 환부에 대한 3D 정보와, 제2 시점에서 획득한 환자의 환부에 대한 3D 정보의 차이를 이용하여 형성할 수 있다. 보형물 모델(200)은 3D 모델(100)의 내부에 결합되도록 형성된다. 이에 따라, 환자의 환부의 상태 변화에 따라 깁스가 헐거워지는 것을 방지하고, 보다 견고하게 환부를 지지할 수 있다. 또한, 보형물 모델(200)의 내측 또는 외측 표면에는 돌기(201)를 형성하여 기존의 3D 모델(100)과 피부 사이의 간격을 유지시켜 환기를 시킬 수도 있다.
도 5는 3D 제1 모델(110)의 제1 경계면(111)에 대칭하여 홀이 형성된 것으로, 대칭된 홀 간에 와이어를 연결할 수 있다. 도 6은 제1 경계면(111)에 대칭하여 홀이 형성된 곳에 와이어를 연결한 것이다.
상기 도 5 및 도 6을 참고하면, 도 4와 같이, 환부의 상태 변화에 따라 깁스가 헐거워지는 경우가 발생할 수 있다. 이때, 내부 보형물을 추가로 제작하여 보형물로 깁스의 헐거워짐을 방지할 수 있다. 다만, 내부 보형물을 이용하기 위해서는 제2 시점에서 환자의 환부에 대한 3D 정보를 이용해야되는 점에서, 환자의 환부에 대한 정보를 추가로 필요로 하게되어 번거로운 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위하여, 도 5 및 도 6에서, 제1 경계면(111)에 대칭하여 홀을 형성하고, 상기 홀을 와이어 연결을 통하여 헐거워진 깁스를 조여, 고정력을 유지할 수 있다.
본 발명은 3D 프린팅을 이용하여, 환자의 체형에 맞는 깁스의 제조가 용이하며, 스플린트 및 캐스트의 고정력 조절이 가능한 3D 프린터용 광경화형 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 고정력의 조정에 의해, 필요한 정도의 압박을 제공할 수 있고, 필요 시 탈부착이 가능한 깁스를 제조할 수 있는 3D 프린터용 광경화형 조성물을 이용한 환자 맞춤형 깁스를 제공하는 것이다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 정보를 이용한 디지털 깁스 프린팅 장치를 통해 형성되는 환자 맞춤형 깁스에 대한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 모델 중 제1 모델로 분할하는 것에 대한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 모델 중 제2 모델로 분할하는 것에 대한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 모델 중 보형물 모델에 대한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 모델 중 경계면에 홀이 형성된 모델에 대한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 모델 중 경계면에 홀이 형성된 모델에 대한 예시도이다.
본 발명은 3D 프린팅을 이용한 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 광경화용 조성물로, 하기 화학식 1로 표시되는 UV 경화 폴리우레탄 올리고머; 광개시제; 실란 커플링제; 올리고머; 및 안정제를 포함하며, 상기 환자 맞춤형 깁스는 인장강도 50 내지 60 N/m 2 및 굽힘강도 60 내지 75 N/m 2인 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물에 관한 것이다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000010
[화학식 2]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000011
여기서,
A 및 A'은 상기 화학식 2로 표시되는 치환기이며,
n, m, o, p, q 및 r은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이며,
L 1 및 L 2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 200의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 200의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 200의 헤테로아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 200의 시클로알킬렌기이며,
R 1 내지 R 8은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 치환된 알킬렌기, 치환된 아릴렌기, 치환된 헤테로아릴렌기, 치환된 시클로알킬렌기, 치환된 알킬기, 치환된 시클로알킬기, 치환된 알케닐기, 치환된 알키닐기, 치환된 아르알킬기, 치환된 아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴알킬기, 치환된 알콕시기, 치환된 알킬아미노기, 치환된 아릴아미노기, 치환된 아르알킬아미노기, 치환된 헤테로 아릴아미노기, 치환된 알킬실릴기, 치환된 아릴실릴기 및 치환된 아릴옥시기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예: 3D 프린터용 광경화형 고분자 조성물의 제조]
하기 화학식 7 또는 화학식 8로 표시되는 UV 경화 폴리우레탄 올리고머; 하기 화학식 5로 표시되는 광개시제; 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란; 하기 화학식 6으로 표시되는 에폭시 아크릴레이트 올리고머; 및 2,6-디-tert-부틸-p-크레솔를 혼합하여 3D 프린터용 광경화형 고분자 조성물을 제조하였다. 상기 고분자 조성물의 제조에 이용된 올리고머 등은 구매하여 이용하였으며, 구성 성분의 함량은 하기 표 1과 같다.
[화학식 7]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000012
[화학식 8]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000013
[화학식 2]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000014
[화학식 5]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000015
[화학식 6]
Figure PCTKR2019010331-appb-img-000016
여기서,
A 및 A'은 하기 화학식 2로 표시되는 치환기이며,
n', m', o', p', q' 및 r'은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이다.
G10 G20 G30 G40 G50 G60 G70 G80
화학식 7 100 100 100 100 100 100 - -
화학식 8 - - - - - - 100 100
광개시제 1 1.5 5 10 15 20 10 15
실란커플링제 0.05 0.1 0.5 1 1.5 2 1 1.5
올리고머 10 50 60 70 80 90 70 80
안정제 0.05 0.1 0.5 1 2 3 1 2
(단위 중량부)
[실험예: 물성 평가 실험]
1. 시험 조건
1-1. 인장 시험
시험 방법: ASTM D638
시험 기기: Universal Testing Machine
시험 속도: 50mm/min
그립 간 거리: 115mm
로드셀: 3000N
탄성구간: (0.05 ~ 0.25)%
항복점: 0.2% offset
시험환경: (23±2)℃, (50±5)% R.H.
1-2. 굽힘 시험
시험 방법: ASTM D790
시험기기: Universal Testing Machine
시험속도: 1.4mm/min
스팬 간 거리: 55mm
로드셀: 200N
탄성구간: (0.05 ~ 0.25)%
시험환경: (23±2)℃, (50±5)% R.H.
2. 시험 결과
상기 실험은 한국고분자시험연구소에 의뢰하여 실험을 진행하였으며, 시편은 상기 표 1의 G10 내지 G80의 고분자 조성물을 3D 프린터를 이용하여 출력 후 제공하였다.
인장 시험 결과는 하기 표 2와 같다.
S10 S20 S30 S40 S50 S60 S70 S80
최대하중(N) 1659.23 1752.34 1955.11 2224.92 2234.82 1827.21 2251.64 2244.52
인장강도(N/m 2) 46.21 50.12 51.14 55.38 56.24 47.58 57.25 58.62
항복강도(N/m 2) 46.55 50.10 50.59 54.28 55.89 48.21 56.54 58.42
연신율(%) 35.98 38.10 38.89 39.85 40.23 37.12 40.69 42.34
탄성계수(N/m 2) 1498.23 1645.54 1688.54 1721.32 1722.25 1521.54 1744.35 1746.24
굴곡 시험 결과는 하기 표 3과 같다.
S10 S20 S30 S40 S50 S60 S70 S80
최대하중(N) 94.1 95.4 96.1 96.3 97.1 95.2 98.4 98.6
굽힘강도(N/m 2) 48.4 60.1 64.2 69.3 70.2 58.1 72.8 74.2
변형율(%) 10.12 12.98 12.95 13.04 13.25 11.75 14.11 14.52
탄성계수(N/m 2) 1109.14 1204.72 1214.46 1215.72 1227.43 1201.58 1241.14 1282.43
상기 표 2 및 표 3의 인장 시험 및 굴곡 시험 결과에 따르면, 본 발명의 광경화용 조성물의 경우, 우수한 인장강도, 굽힘강도, 탄성계수, 항복강도, 연신율 및 변형율을 나타내는 것을 확인하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명은 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화용 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 3D 프린터용 광경화형 조성물로, 환자의 환부에 대한 3D 정보를 통해, 환자의 환부에 적합한 깁스를 제조할 수 있으며, 상기 깁스는 3D 프린터용 광경화형 조성물을 이용하여 제조되어, 우수한 고정력을 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 3D 프린팅을 이용한 환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 광경화용 조성물로,
    하기 화학식 1로 표시되는 UV 경화 폴리우레탄 올리고머;
    광개시제;
    실란 커플링제;
    올리고머; 및
    안정제를 포함하며,
    상기 환자 맞춤형 깁스는 인장강도 50 내지 60 N/m 2 및 굽힘강도 60 내지 75 N/m 2인
    환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019010331-appb-img-000017
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2019010331-appb-img-000018
    여기서,
    A 및 A'은 상기 화학식 2로 표시되는 치환기이며,
    n, m, o, p, q 및 r은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이며,
    L 1 및 L 2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 200의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 200의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 200의 헤테로아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 200의 시클로알킬렌기이며,
    R 1 내지 R 8은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 치환된 알킬렌기, 치환된 아릴렌기, 치환된 헤테로아릴렌기, 치환된 시클로알킬렌기, 치환된 알킬기, 치환된 시클로알킬기, 치환된 알케닐기, 치환된 알키닐기, 치환된 아르알킬기, 치환된 아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴알킬기, 치환된 알콕시기, 치환된 알킬아미노기, 치환된 아릴아미노기, 치환된 아르알킬아미노기, 치환된 헤테로 아릴아미노기, 치환된 알킬실릴기, 치환된 아릴실릴기 및 치환된 아릴옥시기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 UV 경화 폴리우레탄 올리고머는 중량 평균 분자량 10,000 내지 1,000,000인
    환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광개시제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물인
    환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물:
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2019010331-appb-img-000019
    여기서,
    X 1은 S, O 또는 N(R 11)이며,
    R 9 내지 R 11은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기이며,
    상기 치환된 알킬기 및 치환된 시클로알킬기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 올리고머는 에폭시 아크릴레이트 올리고머, H 12 다이안 -비스-글리시딜 이써(4,4'-(1-Methylethylidene)biscyclohexanol, polymer with (chloromethyl)oxirane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는
    환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안정제는 2,6-디-tert-부틸-p-크레솔, 디에틸에탄올아민, 트리헥실아민, 힌더드 아민, 유기 인산염, 힌더드 페놀 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는
    환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 환자 맞춤형 깁스는 내부에 보형물을 추가로 형성하여,
    환자 환부의 상태 변화에 따라 깁스의 헐거워짐 방지 및 환부 지지력을 유지할 수 있는
    환자 맞춤형 깁스의 제조를 위한 3D 프린터용 광경화형 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 3D 프린터용 광경화형 조성물을 포함하는
    3D 프린팅을 이용하여 제조된 환자 맞춤형 깁스.
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